自动化监测技术在地铁保护区工程中的应用探讨

自动化监测技术在地铁保护区工程中的
应用探讨
摘要：地铁施工中隧道工程偏多，因此应做好监测工作减少给地铁施工所带
来的影响，可以根据现行的规范将基坑开挖变现50米范围内的地区作为地铁保
护区域。

在沿线非地铁工程施工时，应充分做好地铁保护区域的监测工作，可以
确保地铁结构与相关来往车辆运行安全。

在进行地铁保护区工程施工时应确保监
测数据的准确性并可以保证监测数据可以准确、及时的传递给施工方，使其可以
及时掌握地铁施工变形情况，进而保证施工可以顺利开展。

随着技术的发展，若
还采用传统的监测方式进行监测，就无法保证监测工作的实时性，导致数据处理
时间较长，无法在第一时间反馈变形情况，也给地铁保护区工程施工效率及维护
工作带来不利的影响。

但是采用自动化监测技术后可以提升提升监控效率并可以
保证数据传输的实时性，因此在地铁保护区工程中也得到了广泛的应用。

在应用
自动化监测技术时应先了解系统构成情况、监测点布置点等方面的内容，同时提
供准确的数据支持，减少给地铁保护区工程所带来的影响，最终保证地铁施工结
构的稳定性及后期运行效果，为城市居民提供更加便捷的出行环境。

关键词：自动化监测技术；地铁保护区工程；应用
1自动化监测技术
采用自主研发的自动化高精度智能结构监测系统对区段铁路进行全方位监测，按照一定的监测频率获取邻近地铁施工对铁路结构的变形情况，以保障地铁结构
的正常运行。

该系统能够集成数据采集模块、数据采集与监控、数据平差与处理
等功能，相比较传统的监测手段具备较大优势。

1.1监测系统的组成
该系统主要由数据采集、监控平台、数据处理和成果发布平台组成，数据采
集与管理平台可兼容常用的监测设备（全站仪、倾角仪等），采用自主研发的4G
无线通信传输技术进行实时传输，经系统集成的数据平差组件对采集的原始数据进行监测异常值剔除、不稳定基准点剔除等，获取高精度的铁路结构变形成果。

1.2监测设备及基准点、监测点的布设
为了实时获取不同施工阶段对地铁路基的影响，需根据现场环境安装相关监测设备和布设基准点、监测点等。

具体实现过程为：外业完成工作基点、基准点及监测点的布设，以一种多测回或者三维变形监测系统等方法初步获取基准点的初始坐标，从而获得监测点的初始值。

通过网络通讯技术对自动化监测设备进行控制，从而完成对监测点的数据采集、数据处理、数据传输与存储的过程，并与监测点初始值对比获取地铁路基的相关变形情况[1]。

2自动化监测的流程
接受城市轨道交通安全保护区监测任务委托后，第一步需要对监测区域水文地质情况、在建项目施工图纸、进度安排，以及在建项目与既有地铁项目的空间位置关系等相关资料进行收集。

在熟悉情况之后需要编制专项监测方案，且监测方案必须通过专家评审通过后方可实施，监测方案主要内容包括监测等级确定、监测项目、监测频率、监测项目控制值和监测预警及信息反馈等内容。

同时，在监测实施前需要对既有地铁线路进行初始状态调查、监测点布设和监测初始值获取，所有工作准备就绪后方可实施监测[2]。

3监测网点的布设
3.1初始状态调查
外部施工作业及监测工作开始前，需要组织业主、监理、施工、既有线运行管理人员共同对既有轨道交通设备、设施初始状态进行现状调查，调查采集内容包括渗水、裂缝、错台、破损修补、道床离缝、道床反水等。

采集过程各方相关人员均全程参与、记录和拍照，所有数据记录真实有效。

初始状态调查结果应有各方签字，并形成初始状态调查报告。

3.2监测控制点布设
监测控制点作为变形监测的起始依据，其稳定可靠十分重要。

一般需距离影
响区50m外（根据既有项目经验，引用长期结构沉降监测点，高程采用最近一期
成果）。

影响区域车站和区间隧道通视条件较好，每条隧道安置一台全站仪即可
覆盖整个测区，控制网宜构成闭合或附和水准网。

3.3监测点布设
依据相关文件的要求，隧道上行线、下行线每6m布设一个断面（延伸段10m
一断面），拱顶、拱腰两侧各布设一点，道床布设2点，每个断面共5个点。

不
同监测点在连接时可以采用小规格反射棱镜，在监测点侧壁、道床混凝土施工时
可以应用膨胀落实、云石胶锚进行固定，棱镜可以反应出监测站点情况[3]。

3.4保证检测指标的科学性
结合地质特性、水文情况、施工工法及地铁建设经验，制定符合各省市地铁
建设特点的监测标准规范。

此外，建设单位应加强对设计单位的技术管理，加强
监测设计图纸的审核，确保各测项给出科学、合理、具体、详细的监测指标，避
免因指标不合理和笼统造成大量监测数据频繁预警，使得监测工作难以科学开展。

3.5控制风险源
地铁建设单位应将监测作为风险管控的重要手段，提升对安全监测工作的重
视度，不断完善监测管理制度等。

持续加大对监测项目投资和关注度，对高大模板、土体深层沉降、管线改迁等风险源监测纳入监测合同范围，加大监测管控力度，推动监测行业健康、科学的发展。

3.6测量机器人数据分析
地铁工程将道床监测点数据作为特征点进行沉降和水平位移变形分析。

由于
数据量太大，以某地铁工程为例，提取了该地铁工程有代表性的一部分数据进行
分析。

沉降和水平位移数据A、C基坑对应区间左线道床监测点，收敛数据区间
左线断面。

由监测过程可知，随着施工的开展，各项变形均呈现逐渐变大的趋势。

其中，A、C基坑对应区间左线的道床水平位移累计值和全区间左线的收敛值均小
于0.6倍的控制值（9mm），未触发预警，但沉降值随着周边土体清运和卸载，
变形量呈隆起状态，已远超控制值。

在超过控制值的情况下，启动安全应急预案，对病害区间环片进行了壁后注浆，使环片断面尽可能恢复到施工前的状态。

同时，施工单位及时对外部基坑进行加固处理，避免地铁线路变形的继续快速扩大。

3.7提升自动化监测程度
考虑地铁监测周期和成本等因素，建议地铁重点部位或周边环境复杂区域可
优先采取自动化监测方案，其余区域采取常规人工监测的工作模式进行；人工监
测+部分自动化协同监测的工作模式可较好解决恶劣天气下重点工点无法实时监测，破解地铁保护区工程自动化监测程度低以及因为成本原因而难以推广的问题。

3.8人工复核和巡视情况
为确保自动化监测数据的准确性，定期采用人工复核的方式对自动化监测的
部分点位进行复核。

使用高精度电子水准仪复核道床沉降变化，使用高精度的全
站仪复核地铁结构的水平位移和断面收敛变化。

通过复核，发现与自动化监测沉
降数据的平均差值约为0.4mm，水平位移和断面收敛差值均小于1mm，复核结果
印证了监测数据的高精度和可靠性。

4结语
由于初始状态调查、监测点布设以及“学习测量”需要一定的时间，且此项
工作需要在运营地铁停运后的“天窗点”进行，时间有限且工作量大，因此需要
提前策划，预留充足时间，确保不影响外部施工作业的工期节点。

由于监测控制
值要求高，累计变形一般不大于10mm，单次变化不大于1mm／d，而监测受多因
素影响，容易出现监测数据波动或异常的情况。

此时，需要监测人员根据施工工况、监测数据变化整体趋势以及经验综合判断，作出是否需要发出预警通知的决定。

地铁隧道狭长，可使用徕卡L型迷你棱镜，在空间立体交错布设；错开视场
较小的布设点，总体原则是监测点数量不减少、断面数量不减少，必要时增加观
测设备联合组网观测。

针对地铁盾构下穿既有地铁线路、高速铁路，可采用第三
方监测、施工监测分工合作的作业模式，即一方对整个影响区全方位监测，另一
方针对最接近施工影响区的特定、单一断面连续不间断监测，从而实现实时监测
的效果，确保作业安全。

参考文献：
[1]杨帆，赵剑，刘子明等.自动化实时监测在地铁隧道中的应用及分析[J].岩土工程学报，2012，34（S1）：162-166.
[2]韩易.地铁保护区沉降自动化监测与人工监测的数据对比分析[J].测绘与空间地理信息，2016，39（02）：186-188.
[3]钟金宁，段伟，田有良.应用TM30进行地铁隧道变形自动监测的研究[J].测绘通报，2011（07）：85，88.。